TWI730762B - 加熱系統以及創建或製作加熱系統的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於加熱基板的系統，所述系統包括以 多個同心圓形式排列的發光二極體。所述系統包括被設置成二維柵格的發光二極體(LED)陣列，二維柵格具有一組列，且每一列包括並聯配置的多個發光二極體。此種配置是容錯的，從而使得一個或多個發光二極體不可操作時能夠不影響其他發光二極體中的任意者。此外，發光二極體以同心圓形式排列，使得能夠對基板進行均勻的加熱。另外，在某些實施例中，將發光二極體及訊號跡線排列成使得可使用單層電路板。本發明更公開一種創建此種發光二極體陣列的方法。

Description

加熱系統以及創建或製作加熱系統的方法
本發明的實施例有關用於加熱基板的系統，且更具體來說，有關一種包括具有以同心圓形式排列的發光二極體的印刷電路板的系統。
半導體元件的製作有關多個分立且複雜的製程。半導體基板通常在製作過程期間經歷許多製程。這些製程可在處理室中進行，所述處理室可維持在與環境不同的處理條件下。
在處理之前及/或在處理之後對基板進行加熱在許多半導體製作製程中是常見的。在許多情形中，基板被加熱到接近製程溫度的溫度且接著被運送到台板(platen)。此種預熱可有助於防止當冷的基板接觸熱的台板時發生基板翹曲、爆裂及移動。這些現象可導致顆粒的產生及處理不當，且可降低總的處理良率。
另外，在一些實施例中，可在基板經受冷處理之後對基板進行加溫，以消除當基板離開處理室時發生冷凝的可能性。
在某些實施例中，可使用專用預熱站來執行此功能。預 熱站可包括聚焦在基板上的一個或多個紅外燈(infrared lamp)。儘管預熱站對於升高基板的溫度有效，然而預熱站對生產量具有負面影響。具體來說，為使基板達到期望的溫度，基板可設置在預熱站處達很長的時間。此外，紅外燈利用相當大的功率。
如果存在使用發光二極體(light emitting diode，LED)加熱基板的裝置，則將是有益的。此外，如果LED以同心圓形式排列且還以容錯方式進行電連接，則將是有利的。
本發明揭露一種用於加熱基板的系統，所述系統包括以多個同心圓形式排列的LED。所述系統包括被設置成二維柵格的發光二極體(LED)陣列，二維柵格具有一組列，且每一列包括並聯配置的多個LED。此種配置是容錯的，從而使得一個或多個LED不可操作時能夠不影響其他LED中的任意者。此外，LED以同心圓形式排列，使得能夠對基板進行均勻的加熱。另外，在某些實施例中，將LED及訊號跡線排列成使得可使用單層電路板。本發明更揭露一種創建此種LED陣列的方法。
根據一個實施例，揭露一種加熱系統。所述加熱系統包括：印刷電路板；以及發光二極體(LED)，以同心圓形式排列在所述印刷電路板上，其中所述LED被電性配置成一個或多個柵格，所述一個或多個柵格中的每一柵格具有第一多個列，其中所述第一多個列中的每一列包括並聯的第二多個LED。在某些實施 例中，所述印刷電路板包括恰好一個訊號路由層。在某些實施例中，所述LED被配置成多個柵格，其中所述多個柵格中的每一柵格形成區段，其中所述區段包括中心圓或環形圈。在又一實施例中，所述系統包括多個柵格電源供應器，所述多個柵格電源供應器各自與相應的所述區段進行通信，使得每一區段中的所述LED被獨立地控制。在某些實施例中，每一柵格中的列的數目是基於柵格電壓及每一LED兩端的電壓降來確定。在某些實施例中，所述柵格電壓為約300V且每一柵格中的所述列的數目為80或多於80且每一柵格中的行的數目為5或多於5。
根據另一實施例，揭露一種創建具有以同心圓形式排列的多個LED的加熱系統的方法，其中所述多個LED被電性配置成柵格，每一柵格具有第一多個列，其中所述第一多個列中的每一列包括並聯的第二多個LED，所述第二多個被定義為C。所述方法包括：確定標稱周向節距及標稱徑向節距；創建初始陣列，其中所述同心圓相隔所述標稱徑向節距；確定所述同心圓中的每一同心圓的LED數目，其中所述同心圓中的每一同心圓中的LED最大數目是基於所述同心圓的半徑以及所述標稱周向節距來確定，且其中所述同心圓中的每一同心圓中的所述LED數目小於所述LED最大數目且是C的奇數倍；以及將所述多個LED以同心圓形式排列在印刷電路板上，所述同心圓中的每一同心圓具有前面確定的所述LED數目。在某些實施例中，所述方法更包括：定義多個區段，所述多個區段中的每一區段是中心圓或環形圈，其中區 段包括整數個柵格。在某些實施例中，所述方法更包括：調整區段內的一個或多個同心圓中的LED數目，以使所述多個區段中的每一區段中的LED總數目彼此相差10%以內。在又一些實施例中，通過增加所述柵格的列或者從所述柵格移除列來調整所述LED數目，且其中行的數目保持不變。在某些實施例中，所述方法更包括：調整所述同心圓中的一個或多個同心圓之間的徑向節距，以改善加熱均勻性。在某些實施例中，一個區塊包括並聯的一組C個LED，且一個同心圓中的區塊的數目等於前面確定的C的所述奇數倍，其中，一個同心圓內的相鄰的區塊中的所述LED以相反的取向進行排列，使得一個區塊中的陽極面朝所述印刷電路板的外邊緣且相鄰的區塊中的陽極面朝所述印刷電路板的中心。
根據另一實施例，揭露一種加熱系統。所述加熱系統包括：弓形印刷電路板；以及發光二極體(LED)，以分數同心圓形式排列在所述弓形印刷電路板上，其中所述LED被電性配置成一個或多個柵格，所述一個或多個柵格中的每一柵格具有第一多個列，其中所述第一多個列中的每一列包括並聯的第二多個LED。在某些實施例中，所述弓形印刷電路板包括四分之一環形圈。
在另一實施例中，揭露一種製作如上所述的加熱系統的方法。在此實施例中，所述第二多個被定義為C，且所述方法包括：確定標稱周向節距及標稱徑向節距；創建初始陣列，其中所述分數同心圓(fractional concentric circles)相隔所述標稱徑向節 距；確定所述分數同心圓中的每一分數同心圓的LED數目，其中每一分數同心圓中的LED最大數目是基於所述分數同心圓的半徑、分數(fraction)及所述標稱周向節距來確定，且其中每一分數同心圓中的所述LED數目小於所述LED最大數目且是C的奇數倍；以及將所述LED以分數同心圓形式排列在所述弓形印刷電路板上，所述分數同心圓中的每一分數同心圓具有前面確定的所述LED數目。在某些實施例中，所述方法更包括：定義多個區段，所述多個區段中的每一區段是分數環形圈，其中區段包括整數個柵格；以及調整區段內的一個或多個分數同心圓中的LED數目，以使所述多個區段中的每一區段中的LED總數目彼此相差10%以內。在某些實施例中，通過增加所述柵格的列或者從所述柵格移除列來調整所述LED數目，且其中行的數目保持不變。在某些實施例中，所述方法更包括：調整所述同心圓中的一個或多個同心圓之間的徑向節距，以改善加熱均勻性。在某些實施例中，一個區塊包括並聯的一組C個LED，且一個同心圓中的區塊的數目等於前面確定的C的所述奇數倍，其中一個同心圓內的相鄰的區塊中的所述LED以相反的取向進行排列，使得一個區塊中的陽極面朝所述弓形印刷電路板的外邊緣且相鄰的區塊中的陽極面朝所述弓形印刷電路板的中心。
100:柵格
101:行
102:列
200、210、220、230、240、250、260、270:過程
300:電流路徑
310:外同心圓
320:內同心圓
330、340:箭頭
350、360、550:群組
400、810:發光二極體(LED)
401:匯流排
410、420、430、440:第一區塊
411、421、431、441:第二區塊
412、422:第三區塊
460、461、462、465、466、467:跡線
500:陣列
510:同心圓
520:大孔洞
610a、610b、610c:電流
650:柵格電源供應器
800:弓形印刷電路板
為更好地理解本發明，將參考所附圖式，所述所附圖式併入本文供參考且在所附圖式中：圖1是排列成列及行的LED柵格的俯視圖。
圖2是示出創建期望的陣列的方法的序列。
圖3示出電流如何從一個同心圓行進到另一同心圓。
圖4示出多個同心圓如何可被處理成單個實體。
圖5示出使用圖2中所示的序列創建的LED陣列。
圖6示出電流經由圖5所示LED陣列上的區段的流動。
圖7示出LED在LED陣列中的放置。
圖8示出也可用於某些實施例中的弓形印刷電路板。
如上所述，在許多應用中，對基板進行加熱是有利的。此外，與使用紅外加熱燈相比，使用LED具有許多優勢。舉例來說，LED陣列可更緊湊，從而消耗更少的空間。此外，LED陣列可消耗更少的功率。
圖1示出排列成行101及列102的LED的柵格100。列102以電性串聯的方式進行排列，其中頂列中的LED的陽極電連接到柵格電源供應器，且底列中的LED的陰極電連接到接地。列的數目可為由柵格電源供應器提供到柵格100的柵格電壓的函數。舉例來說，列的數目應被限制成小於柵格電壓除以單個LED兩端的電壓降。每一LED可經歷約3V的電壓降。因此，優選小 於柵格電壓除以3的列的總數目。然而，柵格電源供應器可具有容差，例如10%。因此，對於300V的柵格電壓，最小電壓可為270V，且列的最大數目是90。當然，列的數目可小於計算的最大值，但優選不大於這個值的列的數目。當然，如果每一LED兩端的電壓降不同於這個值或者柵格電壓不同，則列的數目可不同。
在柵格100的每一列102中具有第二多個並聯排列的LED。在圖1中所示的柵格100中具有15列及11行。使用多個行會改善柵格100的容錯性。舉例來說，如果一個LED變得不可操作，通常流通穿過此LED的電流將經由同一列中的所有其他LED進行重新路由。確定合適數目的行由兩個因素促成。第一個因素是柵格電源供應器的電流能力。定義行的最大數目，以使柵格電源供應器可向所有這些行供應電流。第二個因素是可流通穿過每一LED的最大電流。舉例來說，如果僅具有兩行，如果一個LED停止工作，則穿過與不可操作的LED並聯的第二個LED的電流加倍。在具有十行的情況下，如果一個LED停止工作，則穿過與不可操作的LED並聯的其餘九個LED的電流僅增大11%。
儘管圖1示出具有15列及11行的柵格，然而也可存在其他尺寸。舉例來說，在柵格電壓為300V的情形中，柵格可具有近似84列。在某些實施例中，如果柵格電壓為300V，則列的數目可為80或多於80，且行的數目可介於5與11之間。如果柵格電壓較低(例如100V)，則列的數目可減少到30或少於30。
儘管圖1中所示的柵格100在採用容錯方式生成大量熱 量方面非常有效，但柵格100也具有缺點。具體來說，大多數基板是圓形的，而不是矩形的。因此，為對具有直徑D的基板進行加熱，柵格的大小可至少為D×D。因此，超過20%的柵格不位於基板上方！此會導致柵格過大且浪費能源。更好的解決方案是將柵格排列成多個同心圓。另外，製程均勻性常常具有徑向依賴性。因此，通過控制設置在各種環形圈中的LED來對溫度進行徑向微調的能力有助於抵消由其他因素引起的徑向不均勻性。排列成同心圓的陣列會解決此問題。
然而，此種配置並不普通。如上所述，柵格100具有第一多個列及第二多個行。即使物理配置已發生改變，此種電性配置仍是期望的。
另一複雜問題在於這些LED消耗大量功率。每一LED可為高功率LED，發射容易被基板吸收的一個波長或多個波長的光。舉例來說，矽在介於約0.4μm與1.0μm之間的波長範圍內表現出高吸收率及低透射率。矽吸收多於50%的在介於0.4μm到1.0μm的波長範圍內發射的能量。可使用在此波長範圍內發射光的LED。在某些實施例中，採用由GaN製成的LED。這些GaN LED以約450nm的波長發射光。在某些實施例中，採用以介於610nm與760nm之間的波長發射光的GaP LED。
構成柵格100的LED的大小可有所不同。在某些實施例中，每一LED可為1.3mm×1.7mm。在另一實施例中，每一LED可為1mm×1mm。當然，其它尺寸的LED也處於本發明的範圍 內。
每一LED的消耗可高達3W。因此，具有84列及11行的柵格的消耗將超過924×3W，或2.77kW。具有5個柵格或6個柵格的陣列的消耗將超過13kW。為耗散此功率量，優選地，上面安裝有柵格100的電路板包含用於路由訊號的單個導電材料層。以此種方式，電路板可具有金屬基底且能夠高效地將熱量從LED傳導到散熱器，散熱器可安裝到電路板的後表面。傳統上，用於路由訊號的具有多個導電層的電路板由將導電層隔開的介電材料進行構造。這些介電層會顯著影響將熱量從頂表面上的LED傳導到位於與底表面相鄰的散熱器的能力。
然而，使用僅具有用於路由訊號的一個層的印刷電路板意味著沒有訊號跡線可穿過任何其他訊號跡線。因此，創建採用LED陣列的加熱系統具有以下若干期望的特性：‧維持列及行的電性配置；‧容易從LED移除熱量；‧以同心圓形式進行排列，以使得能夠對施加到每一區段的功率進行微調；以及‧均勻地加熱基板。
圖2示出可用於創建具有這些特性的LED陣列的一系列過程。
首先，如過程200中所示，確定柵格的大小。如上所述，柵格具有被稱為R的第一多個列及被稱為C的第二多個行。列的 數目可為柵格電壓的函數，而行的數目可為柵格電源供應器的電流能力與期望的容錯量的函數。
接下來，如過程210中所示，確定周向節距。此可通過首先在周向方向上建立最小晶粒間距及最大晶粒間距來完成。此可被稱為周向節距且表示同一同心圓中的兩個相鄰的LED之間的距離。最小晶粒間距是物理約束的函數。具體來說，每一LED均具有一定的晶粒大小。LED之間的間距不能小於此晶粒大小。最大晶粒間距可基於預期的加熱均勻性來設定。換句話說，如果相鄰的LED間隔太遠，則產生的熱量分佈可能是不均勻的。接著可基於最小周向節距及最大周向節距確定標稱周向節距。在另一實施例中，可首先確定標稱周向節距，且接著可基於標稱周向節距確定最小節距及最大節距。
接下來，如過程220中所示，確定徑向方向上的標稱節距。此可被稱為徑向節距且表示兩個相鄰的同心圓之間的距離。在某些實施例中，也可確定徑向方向上的最大節距。此最大徑向節距可基於預期的加熱均勻性來設定。換句話說，如果相鄰的同心圓間隔太遠或太近，則產生的熱量分佈可能是不均勻的。
在對所有參數進行定義之後，便可開始實際配置陣列的過程。首先，如過程230中所示，可暫時地創建初始陣列，其中相鄰的同心圓之間的間距被定義為在過程220中確定的標稱徑向節距。舉例來說，可暫時地創建其中同心圓半徑增量為2.5mm的陣列。
接下來，如過程240中所示，確定每一同心圓中的LED數目。此可通過以下方式來完成：首先計算每一同心圓的周長，且將此周長除以最小周向節距。此計算得出此同心圓中可存在的LED最大數目。然而，為維持柵格配置，每一同心圓中的LED數目減少，以使LED數目可被柵格中的行的數目C整除。此外，為在一個層上路由訊號跡線，每一同心圓中的LED數目是C的奇數倍。此奇數倍是此同心圓中LED的區塊的數目，其中一個區塊是並聯的一組C個LED。
此種限制的原因如圖3中所示。圖3示出電流路徑300。電流流通穿過LED群組且接著被路由到下一LED群組，LED群組包括並聯的C個LED的一個或多個區塊。應注意，為使電流從外同心圓310流通到內同心圓320，電流如箭頭330所示進入此外同心圓的外邊緣，且如箭頭340所示離開此同心圓的內邊緣。只有當群組的數目為奇數時才能實現這一點。此外，相鄰的群組以相反的方向排列。舉例來說，群組350中的LED的陽極可面朝外邊緣，但相鄰的群組360中的LED的陽極面朝中心。因此，電流路徑在相鄰的群組之間以鋸齒狀圖案(zig-zig pattern)彎曲。
因此，使用周長、最小周向節距及每一同心圓中的LED數目是C的奇數倍的規定，可確定每一同心圓中的LED最大數目。
以下給出此種計算的實例。假設最小周向節距為2.35mm，則柵格具有84列及11行的尺寸。換句話說，C等於11。如果同心圓的半徑為15mm，周長為94mm，則LED最大數目為 94/2.35或40。因此，在此同心圓中可使用33個LED。實際周向節距為94/33或2.84mm。作為另一實例，假設半徑為100mm。周長為628mm，則LED最大數目為267。小於267的C的最大奇數倍是253。實際周向節距為628/253或2.48。
應注意，同心圓中的LED的實際數目可小於C的最大奇數倍。舉例來說，在前面的實例中，如果期望，則也可對此同心圓使用187個、209個或231個LED。通過在特定的同心圓中使用更少的LED數目，可將相鄰的同心圓分成群組，如以下更詳細地闡述。
接下來，如過程250中所示，將陣列分隔成多個區段。區段被定義為包含多個同心圓的環形圈，或者被定義為中心圓。每一區段包括整數個柵格。在某些實施例中，每一區段恰好是一個柵格。區段也可與向此特定區段供應電源的專用柵格電源供應器進行通信。以此種方式，每一區段的加熱可被獨立地控制。
一旦確定了每一同心圓中的LED數目，便可計算區段中的同心圓的數目，如過程260中所示。區段中的同心圓的數目是使得C個LED的區塊總數目近似等於R的數目。換句話說，區段中的LED總數目近似等於R×C。在某些實施例中，區段中的一個或多個同心圓中的LED數目可減少或增加，以確保區段中的LED總數目滿足以上限制。在某些實施例中，區段中的LED數目可處於R×C的10%以內。換句話說，列的數目可調整10%，以使得區段是環形圈或中心圓，同時行的數目保持不變。此約束使 得路由及供應電源及接地變得容易。此外，此約束使得每一區段是環形圈，且環形圈的電源可被獨立地控制。
最後，可調整相鄰的同心圓之間的徑向節距，以改善加熱均勻性，如過程270中所示。舉例來說，在一個實施例中，可調整同心圓的半徑，使得作為每單位面積LED數目的LED密度相對恒定。
一旦已創建區段且確定了每一同心圓中的LED數目，便可創建訊號跡線且可將LED排列在印刷電路板上。處於同一同心圓中且彼此相鄰的列中的LED的區塊以鏡像配置形式進行放置。換句話說，可將LED的第一區塊取向成其陽極面朝印刷電路板的外邊緣。接著，將第二區塊取向成其陽極面朝印刷電路板的中心。
在此序列的一個增強方案中，具有相同數目LED的同心圓可被視為單個實體。舉例來說，以下表1中示出示例性配置，示例性配置示出同心圓的數目及每一同心圓中的LED數目。此配置中的局部示意圖如圖4中所示。在此圖中，並聯的LED的數目C被設定為8。在每一同心圓中，每組八個LED 400夾置在兩個匯流排(busbar)401之間。
Figure 109115822-A0305-02-0015-1
 表1
在此種情形中，可創建訊號跡線以一次性容置列#4及列#5，而不是路由訊號跡線以僅容置列#5(即，圖4中的最外列)。換句話說，兩個具有8個LED的區塊在徑向方向上相鄰且是電連接的。這兩個LED區塊形成一個群組。電流經由跡線460行進到匯流排及列#5的第一區塊410的陽極，且接著行進到列#4中的第一區塊420的陽極。接著跡線461在周向方向上行進到列#4的第二區塊421中的陽極及列#5的第二區塊411的陽極。跡線462在周向方向上從列#5的第二區塊411的陰極行進到列#5的第三區塊412的陽極，且流通到列#4的第三區塊422的陽極。對列#4及列#5中的每一區塊重複進行此種操作。當跡線被路由到列#4及列#5中的所有群組時，跡線465從列#4的內邊緣離開。此使得能夠對列#3進行路由。
列#2及列#3各自具有40個LED，且因此可採用與列#4及列#5相似的方式分組成單個實體。因此，電流進入列#3的第一區塊430中的LED的陽極，且流通到列#2的第一區塊440的陽極。電流在周向方向上經由跡線466行進到列#2中的第二區塊441，且接著流通到列#3中的第二區塊431。圍繞這兩個同心圓的其餘部分重複進行此種操作，直到電流被輸送到這兩列中的所有LED。同樣，由於列#3及列#2中的LED數目是C的奇數倍，因此電流經由列#3的外邊緣上的跡線465進入列#3且經由列#2的內邊緣上的跡線467離開。此使得電流能夠被提供到最內列(列#1)。
由於列#1是唯一具有24個LED的圓，因此列#1是由自身創建的。
儘管此圖示出電流從外邊緣朝中心行進，然而應理解，柵格電源供應器可被取向成使得電流從最內列在相反的方向上行進且朝外流動。
除簡化印刷電路板上的跡線的路由之外，將區塊分組成不同的列的能力使得能夠使用匯流排，匯流排可厚於其他跡線。這些匯流排會更好地散熱且改善導熱率。
圖5示出一個此種陣列500的訊號跡線。此種訊號跡線設置在印刷電路板的頂層上。在某些實施例中，印刷電路板可包括金屬基板，例如鋁或銅。此種金屬基板可具有任何期望的厚度，例如0.06英寸或大於0.06英寸。在金屬基板的頂部上設置有具有最小熱阻的介電層。在某些實施例中，此種介電層可為0.01英寸或小於0.01英寸。在介電層上選擇性地設置單個導電路由層。單個導電路由層可為具有1盎司到10盎司的厚度的標準印刷電路箔。圖2中所示的序列的目的是創建一種使得能夠使用單個導電路由層進行所有電連接的配置。此由圖5中的訊號跡線展示出。
同心圓510在此圖中是可見的。另外，可看出一些同心圓已被連結以形成群組，例如沿著外邊緣的群組550。大孔洞520表示柵格電壓與接地的直通連接。應注意，除電源與接地的直通連接之外，此印刷電路板中不具有其他直通通孔。
圖6示出電流經由陣列500中的三個區段的流動。在每 一區段中，電流610a、610b、610c在大孔洞520中的一者處進入，且在第二個大孔洞520處離開。如上所述，當電流移動穿過不同群組的LED時，電流在某種程度上以鋸齒狀圖案流通。柵格電源供應器650被示出為與這些大孔洞520中的兩者進行通信，以為此區段提供電源及接地。相似的柵格電源供應器(未示出)與其餘四個大孔洞520進行通信。應注意，儘管圖6示出電流從印刷電路板上的位置行進到更靠近中心的位置，然而柵格電源供應器可被配置成使得電流在相反的方向上流動。
圖7示出LED在陣列500中的放置。可看出LED以同心圓形式進行排列，其中周向節距隨著半徑變的更小而減小。LED的放置使得能夠實現均勻加熱。
儘管以上揭露闡述了圓形LED陣列的創建，然而可具有其他實施例。舉例來說，印刷電路板可被形成為四分之一環形圈，如圖8中所示。在另一實施例中，印刷電路板可被形成為半個環形圈。事實上，環形圈可被劃分成任意數目的較小的印刷電路板。這些分數環形圈被稱為弓形印刷電路板。
在圖8中可看出，LED 810以分數同心圓形式進行排列。弓形印刷電路板800的內半徑及外半徑可有所不同且不受本發明限制。
期望使用在某些實施例中可被配置成四分之一環形圈的弓形印刷電路板800來獨立地控制每個象限的加熱。舉例來說，在大的腔室中，可存在固有的不均勻加熱。因此，通過使用四分 之一環形圈，腔室的每一象限可被獨立地加熱。
圖2的序列仍用於此種配置。唯一不同的是，過程230中所示的計算略有修改。並非確定整個同心圓的LED數目，而是確定環形圈的這一部分的LED數目。換句話說，如果使用圖8中所示的印刷電路板，則將同心圓的周長除以4，這是由於此是整個同心圓的四分之一。接著將這個值除以標稱周向節距，得出此四分之一同心圓中的最大LED數目。接著在數目是C的奇數倍的條件下使用這個數目來確定此四分之一同心圓中的LED數目。其餘的過程與上述過程相同。
本申請中的上述實施例可具有許多優點。首先，在某些實施例中，LED可優於紅外加熱燈。這些LED陣列更緊湊且使用更少的功率。此外，本文中所述的配置是容錯的，從而使得一個或多個LED能夠在停止操作時不影響任何其他LED。另外，LED被構造成使得訊號跡線可全部位於單個路由層上。此使得能夠使用具有用於路由訊號的單層的印刷電路板，此在從LED移除熱量方面更高效。此外，LED設置在電路板上的區段中，以使得實現均勻加熱。通過創建區段，每一區段的電源可被獨立地控制，從而使得實現更均勻的加熱。
本發明在範圍上不受本文中所述具體實施例限制。實際上，根據上述說明及所附圖式，除本文中所述之外的本發明的其他各種實施例及修改對於所屬領域中的普通技術人員將顯而易見。因此，此種其他實施例及修改旨在落於本發明的範圍內。此 外，儘管已出於特定目的而在特定環境中在特定實施方案的上下文中闡述了本發明，但所屬領域中的普通技術人員將認識到其適用性並不僅限於此且本發明可有益地出於任意數目的目的而在任意數目的環境中實施。因此，以下所提出的申請專利範圍應根據本文中所述本發明的全部廣度及精神來解釋。
200、210、220、230、240、250、260、270:過程

Claims (18)

  1. 一種加熱系統，包括：印刷電路板；以及發光二極體(LED)，以同心圓形式排列在所述印刷電路板上，其中所述發光二極體被電性配置成一個或多個柵格，每一柵格具有第一多個列，其中每一列包括並聯的第二多個發光二極體，其中所述印刷電路板僅包括一個訊號路由層。
  2. 如請求項1所述的加熱系統，其中所述發光二極體被配置成多個柵格，其中每一柵格形成區段，其中所述區段包括中心圓或環形圈。
  3. 如請求項2所述的加熱系統，更包括多個柵格電源供應器，所述多個柵格電源供應器各自與相應的區段進行通信，使得每一區段中的所述發光二極體被獨立地控制。
  4. 如請求項1所述的加熱系統，其中所述第二多個被定義為C，且每一同心圓中的發光二極體數目是C的奇數倍。
  5. 一種創建加熱系統的方法，所述加熱系統具有以同心圓形式排列的多個發光二極體，其中所述多個發光二極體被電性配置成柵格，每一柵格具有第一多個列，其中每一列包括並聯的第二多個發光二極體，所述第二多個被定義為C，所述方法包括：確定標稱周向節距及標稱徑向節距；創建初始陣列，其中所述同心圓相隔所述標稱徑向節距； 確定每一同心圓的發光二極體數目，其中每一同心圓中的發光二極體最大數目是基於所述同心圓的半徑以及所述標稱周向節距來確定，且其中每一同心圓中的所述發光二極體數目小於所述發光二極體最大數目且是C的奇數倍；以及將所述多個發光二極體以同心圓形式排列在印刷電路板上，每一同心圓具有前面確定的所述發光二極體數目。
  6. 如請求項5所述的方法，更包括：定義多個區段，每一區段是中心圓或環形圈，其中區段包括整數個所述柵格。
  7. 如請求項6所述的方法，更包括：調整所述區段內的一個或多個所述同心圓中的所述發光二極體數目，以使每一區段中的發光二極體總數目彼此相差10%以內，其中通過增加所述柵格的列或者從所述柵格移除列來調整所述發光二極體數目，且其中行的數目保持不變。
  8. 如請求項5所述的方法，更包括：調整一個或多個所述同心圓之間的徑向節距，以改善加熱均勻性。
  9. 如請求項5所述的方法，其中，區塊包括並聯的一組C個所述發光二極體，且所述同心圓中的所述區塊的數目等於前面確定的所述C的奇數倍，其中，所述同心圓內的相鄰的所述區塊中的所述發光二極體以相反的取向進行排列，使得一個所述區塊中 的陽極面朝所述印刷電路板的外邊緣且相鄰的所述區塊中的所述陽極面朝所述印刷電路板的中心。
  10. 如請求項5所述的方法，其中所述多個發光二極體僅使用一個訊號路由層電連接到所述印刷電路板。
  11. 一種加熱系統，包括：弓形印刷電路板；以及發光二極體(LED)，以分數同心圓形式排列在所述弓形印刷電路板上，其中所述發光二極體被電性配置成一個或多個柵格，每一柵格具有第一多個列，其中每一列包括並聯的第二多個發光二極體，其中所述印刷電路板僅包括一個訊號路由層。
  12. 如請求項11所述的加熱系統，其中所述弓形印刷電路板包括四分之一環形圈。
  13. 如請求項11所述的加熱系統，其中所述第二多個被定義為C，且每一同心圓中的發光二極體數目是C的奇數倍。
  14. 一種製作如請求項11所述的加熱系統的方法，其中所述第二多個被定義為C，所述方法包括：確定標稱周向節距及標稱徑向節距；創建初始陣列，其中所述分數同心圓相隔所述標稱徑向節距；確定每一分數同心圓的發光二極體數目，其中每一分數同心圓中的發光二極體最大數目是基於所述分數同心圓的半徑、所述分數及所述標稱周向節距來確定，且其中每一分數同心圓中的所 述發光二極體數目小於所述發光二極體最大數目且是C的奇數倍；以及將所述發光二極體以分數同心圓形式排列在所述弓形印刷電路板上，每一分數同心圓具有前面確定的所述發光二極體數目。
  15. 如請求項14所述的方法，更包括：定義多個區段，每一區段是分數環形圈，其中區段包括整數個所述柵格；以及調整所述區段內的一個或多個所述分數同心圓中的所述發光二極體數目，以使每一區段中的發光二極體總數目彼此相差10%以內，其中通過增加所述柵格的列或者從所述柵格移除列來調整所述發光二極體數目，且其中行的數目保持不變。
  16. 如請求項14所述的方法，更包括：調整一個或多個所述分數同心圓之間的徑向節距，以改善加熱均勻性。
  17. 如請求項14所述的方法，其中，區塊包括並聯的一組C個所述發光二極體，且所述分數同心圓中的所述區塊的數目等於前面確定的所述C的奇數倍，其中所述分數同心圓內的相鄰的所述區塊中的所述發光二極體以相反的取向進行排列，使得一個所述區塊中的陽極面朝所述弓形印刷電路板的外邊緣且相鄰的所述區塊中的所述陽極面朝所述弓形印刷電路板的中心。
  18. 如請求項13所述的方法，其中所述多個發光二極體僅使用一個訊號路由層電連接到所述印刷電路板。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100038657A1 (en) * 2005-10-22 2010-02-18 Toshiba Lighting & Technology Corportion Lighting apparatus
US20100267174A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-21 Applied Materials, Inc. LED Substrate Processing
CN101940061A (zh) * 2008-01-10 2011-01-05 戈肯集团公司 低功率白炽灯的led灯替换
TW201341971A (zh) * 2012-03-06 2013-10-16 Tokyo Electron Ltd 輔助曝光裝置
US20160379853A1 (en) * 2015-06-29 2016-12-29 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Electrostatic Chuck With LED Heating

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010023956A1 (de) * 2010-06-16 2011-12-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtquelle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100038657A1 (en) * 2005-10-22 2010-02-18 Toshiba Lighting & Technology Corportion Lighting apparatus
CN101940061A (zh) * 2008-01-10 2011-01-05 戈肯集团公司 低功率白炽灯的led灯替换
US20100267174A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-21 Applied Materials, Inc. LED Substrate Processing
TW201341971A (zh) * 2012-03-06 2013-10-16 Tokyo Electron Ltd 輔助曝光裝置
US20160379853A1 (en) * 2015-06-29 2016-12-29 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Electrostatic Chuck With LED Heating

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